как узнать плотность серной кислоты
Плотность серной кислоты
Плотность серной кислоты и другие её физические свойства
Рис. 1. Строение молекулы серной кислоты и образуемых ей ионов.
Серная кислота гигроскопична. Она легко переохлаждается до 0 o С. При нагревании частично разлагается (выделяется SO3), перегоняется в виде азеотропной смеси, массовая доля серной кислоты в которой составляет 98,3%. При более высоких температурах разлагается полностью. Неограниченно смешивается с водой.
Важнейшие характеристики серной кислоты приведены в таблице ниже.
Таблица 1. Физические свойства и плотность серной кислоты.
Температура плавления, o С
Температура кипения, o С
Динамическая вязкость, Па×с
Кинетическая вязкость (20 o С), см 2 /с
Краткая характеристика химических свойств и плотность серной кислоты
Концентрированная серная кислота – сильный окислитель. В зависимости от силы восстановителя она может быть восстановлена до диоксида серы, серы и сероводорода.
Серная кислота вступает в реакции обмена, нейтрализуется щелочами. В концентрированном растворе серной кислоты некоторые металлы (Be, Bi, Co, Fe, Mg, Nb) пассивируются.
Безводная серная кислота – неводный растворитель для сульфатов металлов.
Примеры решения задач
| Задание | Плотность простого вещества газа фтора по воздуху равна 1,31. Вычислите молярную массу фтора и его формулу. |
| Решение | Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа. |
Молярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молярную массу второго газа:
Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.
Тогда, молярная масса газа фтора будет равна:
Mgas = Dair× M(air) = 1,31 × 29 = 37,99 г/моль.
Относительная атомная масса фтора равна 18,9984 а.е.м. Тогда, в состав молекулы фтора входит Mgas /Ar(F) атомов фтора:
Значит формула молекулы фтора F2.
| Задание | Вычислите плотность а) по кислороду; б) по азоту; в) по воздуху следующих газов: иодоводорода HI и оксида азота (I). |
| Решение | Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа. |
Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.
Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ (1 2 3)
Плотностью вещества называют отношение массы тела к его объему:
Следовательно, плотность вещества выражают * в г/см3. Удельным весом у называют отношение веса (силы тяжести) вещества к объему:
Плотность и удельный вес вещества находятся в такой же зависимости между собой, как масса и вес, т. е.
где g — местное значение ускорения силы тяжести при свободном падении. Таким образом, размерность удельного веса ‘(г/см2 • сек2) и плотности (г/см3), а также их числовые значения, выраженные в одной системе единиц, отличаются друг от друга *.
Плотность тела не зависит от его местонахождения на Земле, в то время как удельный вес изменяется в зависимости от того, в каком месте Земли его измерить.
В ряде случаев предпочитают пользоваться так называемой относительной плотностью, представляющей собой отношение плотности данного вещества к плотности другого вещества при определенных условиях. Относительная плотность выражается отвлеченным числом.
Относительную плотность d жидких и твердых веществ принято определять по отношению к плотности дистиллированной воды:
Само собой разумеется, что р и рв должны выражаться одинаковыми единицами.
Относительную плотность d можно также выражать отношением массы взятого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в том же объеме, что и вещество, при определенных, постоянных условиях.
Поскольку числовые значения как относительной плотности, так и относительного удельного веса при указанных постоянных условиях являются одинаковыми, пользоваться таблицами относительных удельных весов в справочниках можно так же, как если бы это были таблицы плотности.
Относительная плотность является постоянной величиной для каждого химически однородного вещества и для растворов при данной температуре. Поэтому по
* В технической системе единиц (MKXCC). в которой за основную единицу принята не единица массы, а единица силы — килограмм-сила (кГ или кгс), удельный вес выражается в кГ/м3 или Г/см3. Следует отметить, что числовые значения удельного веси, измеренного в Г/см3, и плотности, измеренной в г/см3, совпадают, что нередко вызывает путаницу в понятиях «плотность» и «удельный вес».
* В ряде случаев плотность выражают в г/мл. Различие между числовыми значениями плотности, выраженными в г/см3 и г/мл, очень незначительно. Его следует принимать во внимание лишь при работах особой точности.
Поэтому по величине относительной плотности во многих случаях можно судить о концентрации вещества в растворе.
* В технической системе единиц (MKXCC). в которой за основную единицу принята не единица массы, а единица силы — килограмм-сила (кГ или кгс), удельный вес выражается в кГ/м3 или Г/см3. Следует отметить, что числовые значения удельного веси, измеренного в Г/см3, и плотности, измеренной в г/см3, совпадают, что нередко вызывает путаницу в понятиях «плотность» и «удельный вес».
Обычно плотность раствора увеличивается с увеличением концентрации растворенного вещества (если оно само имеет плотность больше, чем растворитель). Но имеются вещества, для которых увеличение плотности с увеличением концентрации идет только до известного предела, после которого при увеличении концентрации происходит уменьшение плотности.
Например, серная кислота имеет наивысшую плотность, равную 1,8415 при концентрации 97,35%. Дальнейшее увеличение концентрации сопровождается уменьшением плотности до 1,8315, что соответствует 99,31%.
Уксусная кислота имеет максимальную плотность при концентрации 77- 79%, а 100%-ная уксусная кислота имеет ту же плотность, что и 41%-ная.
Относительная плотность зависит от температуры, при которой ее определяют. Поэтому всегда указывают температуру, при которой делали определение, и температуру воды (объем взят за единицу). В справочниках это показывают при помощи соответствующих индексов, например eft; приведенное обозначение указывает, что относительная плотность определена при температуре 2O0C и за единицу для сравнения взята плотность воды при температуре 4е С. Встречаются также и другие индексы, обозначающие условия, при которых производилось определение относительной плотности, например Я4 Ul и т. д.
Изменение относительной плотности 90%-ной серной кислоты в зависимости от температуры окружающей среды приводится ниже:
Относительная плотность с повышением температуры уменьшается, с понижением ее —увеличивается.
При определении относительной плотности необходимо отмечать температуру, при которой оно проведено, и полученные величины сравнивать с табличными данны-, ми, определенными при той_же температуре.
Если измерение проведено не при той температуре, которая указана в справочнике, то. вводят поправку, вычисляемую как среднее изменение относительной плотпости на один градус. Например, если в интервале между 15 и 20 0C относительная плотность 90%-ной серной кислоты уменьшается на 1,8198—1,8144 = 0,0054, то в среднем можно принять, что при изменении температуры на 1 0С (выше 15 0C) относительная плотность уменьшается на 0,0054 : 5 = 0,0011.
Таким образом, если определение вести при 18 0C, то относительная плотность указанного раствора должна быть равна:
Однако для введения температурной поправки к относительной плотности удобнее пользоваться приведенной ниже номограммой (рис. 488). Эта номограмма, кроме того, дает возможность но известной относительной плотности, вычисленной при стандартной температуре 20° С, приближенно определять относительную плотность при других температурах, в чем иногда может возникнуть потребность.Относительную плотность жидкостей можно определять при помощи ареометров, пикнометров, специальных весов и т. п.
Определение относительной плотности ареометрами.
Для быстрого определения относительной плотности жидкости применяют так называемые ареометры (рис. 489). Это—стеклянная трубка (рис. 489, а), расширяющаяся внизу и имеющая на конце стеклянный резервуар, заполненный дробью нли специальной массой, (реже — ртутью). В верхней узкой части ареометра имеется шкала с делениями. Чем меньше относительная плотность жидкости, тем глубже погружается в нее ареометр. Поэтому на его шкале вверху нанесено наименьшее значение относительной плотности, которое можно определить данным ареометром, внизу — наибольшее. Например, у ареометров для жидкостей с относительной плотностью меньше единицы внизу стоит 1,000, выше 0,990, еще выше 0,980 и т. д.
Промежутки между цифрами разделены на более мелкие деления, позволяющие определять относительную плотность с точностью до третьего десятичного знака. У наиболее точных ареометров шкала охватывает значения относительной плотности в пределах 0,2—0,4 единицы (например, Для определения плотности от 1,000 до 1,200, от 1,200 до 1,400 и т. д.). Такие ареометры обычно продают в виде наборов, которые дают возможность определять относительную плотность в широком интервале.
Номограмма для введения температурной поправки
Иногда ареометры снабжены термометрами (рис. 489,6), что позволяет одновременно измерять температуру, при которой проводится определение. Для определения относительной плотности при помощи ареометра жидкость наливают в стеклянный цилиндр (рис. 490) емкостью не менее 0,5 л, сходный по форме с мерным, но без носика и делений. Размер цилиндра должен соответствовать размеру ареометра. Наливать жидкость в цилиндр до краев не следует, так как при погружении ареометра жидкость может перелиться через край. Это бывает даже опасно при измерении плотности концентрированных кислот или концентрированных щелочей и пр. Поэтому уровень жидкости в цилиндре должен быть на несколько сантиметров ниже края цилиндра.
Иногда цилиндр для определения плотности имеет вверху желоб, расположенный концентрически, так что если жидкость при погружении ареометра перельется через край, то она не выльется на стол.
Для определения относительной плотности имеются специальные приборы, поддерживающие постоянный уровень жидкости в цилиндре. Схема одного из таких приборов приведена на рис. 491. Это — цилиндр 2, имеющий на определенной высоте отводную трубку 3 для стекания жидкости, вытесняемой ареометром при погружении его в жидкость. Вытесняемая жидкость поступает в трубку 4, имеющую кран 5, через который жидкость может быть слита. Цилиндр можно наполнять исследуемой жидкостью через уравнительную трубку /, имеющую в верхней части цилиндрическое расширение.
Серная кислота
ХимЭксперт осуществляет оптовые продажи серной кислоты с возможностью доставки заказываемого химического реагента в различные регионы России. Купить серную кислоту по видам с заявленной концентрацией, упакованную в тару по ценам завода-изготовителя можно в компании Химэксперт, для этого позвоните нам или оставьте заявку на сайте через форму обращения. Виды серной кислоты Вам подскажут наши менеджеры и проведут консультацию по каждому продукту.
Условия транспортировки и хранения серной кислоты
Растворы серной кислоты перевозятся железнодорожным и автомобильным транспортом в соответствии с правилами перевозок опасных грузов, действующими на данном виде транспорта. Хранят в специальных герметичных резервуарах (цистернах, бочках, канистрах) в крытых не отапливаемых складских помещениях или под навесом. В процессе хранения необходима полная изоляция от металлических порошков, солей хлорноватой и азотной кислот, карбидов, а также от различных горючих материалов, влаги, прямых солнечных лучей.
ВНИМАНИЕ: серная кислота пожаро- и взрывобезопасна, но при соприкосновении с водой происходит бурная реакция с большим выделением тепла, паров и газов.
При попадании на кожу, в глаза, а также при вдыхании паров вызывает сильные химические ожоги.
Применение серной кислоты кратко
Серная кислота применяется в самых различных сферах и промышленных отраслях:
Сфера применения серной кислоты
• Сельское хозяйство. Серную кислоту в очень больших объемах используют для производства минеральных удобрений, и на это уходит около 40% всей вырабатываемой кислоты. По этой причине производящие H2SO4 заводы строят рядом с предприятиями, выпускающими удобрения. Это сульфат аммония, суперфосфат и т.д. При их производстве серная кислота берется в чистом виде (100% концентрация).
• Оборонная промышленность. H2SО4 используется для производства взрывчатых веществ.
• Очистка нефтепродуктов. Для получения керосина, бензина минеральных масел требуется очистка углеводородов, которая происходит с применением серной кислоты. В процессе переработки нефти на очистку углеводородов данная индустрия «забирает» целых 30% мирового тоннажа H2SO4. Вдобавок, серной кислотой увеличивают октановое число топлива и при добыче нефти обрабатывают скважины.
• В металлургической промышленности. Серная кислота в металлургии используется для очистки от окалины и ржавчины проволоки, листового металла, а также для восстановления алюминия при производстве цветных металлов. Перед тем как покрывать металлические поверхности медью, хромом или никелем, поверхность протравливается серной кислотой.
• При производстве лекарственных препаратов.
• Пищевая промышленность. Производство сахара.
• При производстве красок.
• В химической промышленности. H2SO4 используется при производстве моющих средств, этилового средства, инсектицидов и т.д., и без нее эти процессы невозможны.
• Для получения других известных кислот, органических и неорганических соединений, используемых в промышленных целях.
Основные физические и химические свойства серной кислоты
Серная кислота в чистом виде (формула H2SO4), при концентрации 100% представляет собой бесцветную густую жидкость. Самое важное свойство H2SO4 заключается в высокой гигроскопичности – это способность отнимать из воздуха воду. Данный процесс сопровождается масштабным выделением тепла. H2SO4 – это сильная кислота. Серная кислота называется моногидратом – в ней на 1 моль SO3 приходится 1 моль Н2О (воды). Из-за ее внушительных гигроскопических свойств ее используют для извлечения влаги из газов. Температура кипения – 330 °С. При этом происходит разложение кислоты на SO3 и воду. Плотность – 1,84. Температура плавления – 10,3 °С/. Концентрированная серная кислота представляет собой мощный окислитель. Чтобы запустить окислительно-восстановительную реакцию кислоту требуется нагреть. Итог реакции – SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O В зависимости от концентрации серная кислота по-разному вступает в реакцию с металлами. В разбавленном состоянии серная кислота способна окислять все металлы, которые стоят в ряду напряжений до водорода. Исключение составляют платина и золото как самые стойкие к окислению. Разбавленная серная кислота взаимодействует с солями, основаниями, амфотерными и основными оксидами. Серная кислота концентрированная способна окислять все металлы, стоящие в ряду напряжений, причем серебро тоже. Серная кислота образует два вида солей: кислые (это гидросульфаты) и средние (сульфаты) H2SO4 вступает в активную реакцию с органическими веществами и неметаллами, причем некоторые из них она способна превратить в уголь. Серный ангидрит отлично растворяется в H2SО4, и при этом образуется олеум – раствор SО3 в серной кислоте. Внешне это выглядит так: дымящаяся серная кислота, выделяющая серный ангидрит. Серная кислота в водных растворах является сильной двухосновной, и при добавлении ее к воде выделяется огромное количество теплоты. Когда готовят разбавленные растворы H2SО4 из концентрированных, необходимо небольшой струйкой добавлять более тяжелую кислоту к воде, а не наоборот. Это делается во избежание вскипания воды и разбрызгивания кислоты.
Виды серной кислоты
Серная кислота (H2SO4) — один из важнейших и наиболее потребляемых продуктов химической промышленности. Она относится к числу относительно дешевых кислот. Химической промышленностью нашей страны выпускаются различные виды и сорта серной кислоты, отличающиеся между собой концентрацией и содержанием посторонних примесей. Концентрированная, или безводная, серная кислота (моногидрат) Н2S04 представляет собой тяжелую маслянистую жидкость без цвета и запаха. Плотность моногидрата 1,85 г/см3, температура кипения 296 °С, температура кристаллизации 10°С. Однако эти свойства серной кислоты меняются с изменением ее концентрации. Наличие посторонних примесей меняет цвет кислоты до желтоватого или темноватого. Согласно ГОСТу серная кислота выпускается определенной концентрации, обеспечивающей низкую температуру замерзания, удобство хранения и транспортирования. Характерная особенность серной кислоты — хорошая смешиваемость с водой, причем процесс разбавления сопровождается выделением большого количества тепла. Раствор SО3,ч в 100%-й серной кислоте называется олеумом (H2SO4•nSO3,). Олеум представляет собой бесцветную маслянистую жидкость плотностью 1,9 г/см3; на воздухе дымит, образуя туман из серной кислоты. Безводная серная кислота очень активна и растворяет оксиды металлов, а при повышенной температуре вытесняет все другие кислоты из их солей. Концентрированная серная кислота — это эффективное водоотнимающее средство от других кислот, кристаллогидратов солей, а также углеводов. Поэтому она применяется для концентрирования азотной и других кислот, сушки влажных газов и т. д. При реакции с серной кислотой сахар, целлюлоза, крахмал и другие органические продукты обугливаются. На концентрацию и качество серной кислоты в значительной мере влияет способ производства.
